吴集铁矿（北段）二步骤矿柱回采方案的探讨.pdf

S e rie s No ． 4 24 0 c t o b e r 2 0 1 1 金 属 矿 山 METAL MI NE 总 第4 2 4期 2 0 1 1 年第 1 0期 吴集铁矿 北段 二步骤矿柱 回采方案的探讨 姚 囝 周 薇 1 ．五矿集团安徽开发矿业有限公司； 2 ．昆明理工大学管理与经济学院 摘要吴集铁矿 北段一 2 0 0 m中段以上采场采用浅孔留矿嗣后充填法开采。一步骤采场充填后， 根据实 际开采条件， 提出适合的3种二步骤矿柱回采的方案， 从如何安全、 经济、 高效且最大程度地回收资源等方面考虑， 探讨适合吴集铁矿 北段 矿柱回采的采矿方法和采矿工艺技术参数。对类似开采条件矿山的矿柱回采具有一定 的借鉴意义。 关键词 浅孔 留矿 嗣后 充填法 开采条件矿柱回采采矿方法 Di s c u s s i o n o n S e c o n d - s t e p P i l l a r R e c o v e r y Mi n i n g Me t h o d o f W u j i I r o n Mi n e N o r t h S e c t i o n Ya o Na n Zh 0 u W e i 1 ． A n h u i D e v e l o p me n t Mi n i n g C o ． ， L t d o fMi n m e t a l s G r o u p ； 2 ． S c h o o l of Ma n a g e m e n t a n d E c o n o m i c s ， K u n m i n g U n iv e r s i t y of S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y Ab s t r a c t T h e s h a l l o w h o l e s h r i n k a g e mi n i n g me t h o d wi t h d e l a y e d fi l l i n g wa s u s e d f o r a b o v e t h e 2 0 0 m l a y e r i n W i i r o n mi n e n o a h s e c t i o n ． T h r e e s u i t a b l e s e c o n d s t e p p i l l a r e x t r a c t i o n m i n i n g me t h o d s i s p r o p o s e d a c c o r d i n g t o t h e a c t u a l mi n i n g c o n d i t i o n s a f t e r t h e fi r s t s t e p fi l l i n g o f s t o p e， a n d t h e a p p r o p ria t e p i l l a r r e c o v e r y mi n i n g me t h o d a n d t h e t e c h n i c a l p a r a me t e r s o f mi n i n g t e c h n o l o g y t o Wu j i i r o n m i n e n o a h p a r t a r e i n v e s t i g a t e d t h r o u g h t h e c o n s i d e r a t i o n o n h o w t o r e c o v e r r e s o u r c e s s e c u r e l y， e c o n o mi c a l l y， e ffic i e n t l y， a n d i n t h e ma x i mu m e x t e n t ． I t c a n g i v e a c e r t a i n r e f e r e n c e for e x p l o i t i n g t o t h e mi n e wi t h s i mi l a r mi n i n g c o n di t i o n s ． Ke y wo r d s Sh a l l o w ho l e s h rink a g e mi n i n g wi t h d e l a y e d fil l i n g， Mi ni n g c o nd i t i o ns ， Pi l l a r r e c o v e ry ， Mi n i ng me t ho d 安徽开发矿业有限公司吴集铁矿 北 段 地处 安徽省霍邱县霍邱铁矿 区南部 ， 北距淮河 3 4 k m， 水 陆交通均 比较方便。矿 区内共 3个矿体 ， 编号分别 为 I 、 I 、 I 。其中 I 为矿区 内主矿体 ， 分布于 2 O～ 4 8线 ， 赋存标高 一 3 3～一6 6 3 IT I 以下 。矿体沿走 向 长 3 1 6 2 m， 平均斜深 3 9 3 ． 5 5 i n ， 平均厚度 2 2 ． 2 3 in， 倾角 5 0 。 ～ 7 0 。 。矿石储量 1 ． 0 5亿 t ， 品位 2 8 ． 9 5 ％。 矿体上覆第四系厚度达 1 4 0 II 1 左右 ， 且其 中含有多 层含水的长石中粗砂层， 矿区地表地势平坦微起伏 ， 区内沟 塘密 布 ， 地表 多为农 田与村庄 。吴 集铁 矿 北段 采用竖井开采 ， 设计生产能力 9 9万 t ／ a 。分 为两期建设 ， 一期工程开采 区域为 1 6～3 2线 一2 0 0 m以上矿体 ， 中段高度为 5 0 In， 根据长沙矿山研究 院等设计单位设计 ， 采矿方法为浅孔 留矿嗣后充填 法。二期工程开采 一2 0 0 In以下矿体 ， 设计 生产能 力 2 0 0万 t ／ a ， 设计采矿方法为多步骤分段矿房采矿 高阶段嗣后充填 采矿法 ， 2 0 0 8年 5月开始施工 ， 目 前 已基本完成二期开拓工程 的施工。 1 矿山开采及充填现状 1 ． 1 一步骤采场回采工艺 一 2 0 0 In中段以上大部分一步骤采场采用浅孔 留矿嗣后充填法开采 ， 矿房与矿柱交错布置 ， 矿房沿 走 向布置 ， 矿房长 3 0～ 5 0 in， 宽为矿体水平厚度 ， 一 般为 1 5～ 2 5 in， 采场高度 5 0 in， 矿柱宽 1 01 2 in。 矿房两侧矿柱穿脉巷内均掘进天井 ， 作通风和 行人使用。新鲜风流经一侧天井进入采场后， 从另 一 侧天井排出。天井内每隔6 in高度施工通向采场 的联络道 ， 通过联络道进入采场进行挑顶 回采工作 。 在穿脉巷施工沿矿体走 向布置 的电耙道底部结构 ， 其中电耙道底板从穿脉巷底板处抬高 1 ． 8 in， 矿石 经堑沟及斗颈进入 电耙道 ， 由电耙直接耙至穿脉巷 姚囝 1 9 8 7 ～ ， 男 ， 助理工程师 ， 2 3 7 4 6 2安徽省霍邱县。 总第 4 2 4期 金 属 矿 山 2 0 1 1年第 1 0期 内矿车里 ， 经电机车牵引运输至就近提升井。 1 ． 2 采空区充填工艺 采场放矿完毕后 ， 封堵所有通往采场的天井联 络道和电耙道口， 封堵墙为钢筋混凝土结构， 并在封 堵墙内预埋滤水塑料管。为保证充填渗水效果， 通 过最靠近采场顶部 的天井联 络道各下放 1条 滤水 管 ， 管端从最靠近采场底部的天井联络道伸 出采场。 采空区采用 全尾砂 胶结 充填 ， 充 填料 浆浓 度 7 1 ％ ～ 7 2 ％。采空区采用 1 4 、 1 6 、 1 8共 3种 比例 的料浆按顺序分层充填 ， 5 0 m采空区 由下至上充填 浓度及充填高度分别是 1 4 6 m 、 1 6 1 5 m 、 1 8 1 5 I l1 、 1 6 1 0 IT I 和 1 4 4 m 。经充填体钻孔取 样 ， 在灰砂比分别为 1 4 、 1 6、 1 8的各个 区段上 ， 充 填体平均强度分别达到了 3 ． 1 4 M P a 、 2 ． 0 5 M P a 、 1 ． 2 6 MP a ， 达到或超过设计指标 ， 满足了矿山安全生 产要求 。为保证二步骤矿柱 回采 的安全 ， 避免应 力集中， 对于接顶效果不理想的采场 ， 必须进行充填 接顶工作 。 。 2 二步骤矿柱回采的方案选择 _5 J 根据矿柱尺寸 、 一步骤采场的实际状况 、 现有工 程情况 以及矿体产状等因素综合考虑 ， 确定 了以下 3种较为合适的采矿方法。 2 ． 1 浅孔留矿嗣后充填法 方案 I 原矿柱内回采一步骤矿房 的人行通风天井仍作 通风行人使用。利用矿柱 内穿脉巷布置垂直于矿体 走向的底部结构 ， 根据实际情况每隔 6 i n布置进路 、 斗颈和漏斗。扩大漏斗使相邻漏斗连通 ， 形成堑沟 ， 同时完成 了拉底工作。由于堑沟不是布置在矿柱 中 央 ， 因此堑沟不是标准 的 V型结构 ， 具 体工程布置 如图 1 所示。新鲜风流从安装在天井里的风筒进入 采场后从 天井排 出。人员从 上 中段 由天井进入采 场 ， 利用拉底空间由下至上分层挑顶 。挑顶时严格 控制四周采场边界， 尤其注意保护两侧的充填实体 。 局部放矿时 ， 铲运机从穿脉巷里 的进路铲 出崩落矿 石。经采高 5 0 IT I 至上 中段穿脉巷底板后大量放矿 ， 最后进行尾砂胶结充填。 2 ． 2 多步骤分段矿房采矿高阶段 嗣后 充填采矿法 方案 Ⅱ 施工 2条 一1 0 0～一1 5 0 m斜坡道 ， 作通风行人 及上下设备使用。利用斜坡道在矿体下盘掘进 一 1 1 5 m、 一 1 3 0 IT 1 分层凿岩联巷， 通过各分层凿岩 联巷在回采矿柱内施工凿岩巷 、切割横巷和切割井 5 6 厂 Ⅱ ] Ⅱ l 5 ‘ ． ， I 一 ‘ E 菇 ； ‘ ．_ ． ● ／ ≯， 0 ■ Z A． ． ‘ l ， ， 2 3 l 图 1 浅 孔留矿嗣后 充填 法 1 一下盘巷 ； 2 一穿脉巷 ； 3 一进路 ； 4 一斗颈 ； 5 一堑 沟 ； 6 一天井 ； 7 一矿石 等工程。各分层 以切割横巷和切割井拉成的切割立 槽作为崩矿 自由面 ， 后退式回采 ， 且上分层回采进度 超前于下分层 。在各分层凿岩巷 内布置扇形 中深 孔 ， 通过爆破中深孔 回收矿石。整个采场 回采结束 后 ， 高阶段一次性充填。 凿岩联巷与原通风系统中的回风井连通 ， 斜坡 道新鲜风流冲刷工作面后经风井排 出。各分层采用 铲运机松动出矿 ， 由于矿柱尺寸较小 ， 且松动 出矿量 不大 ， 在 一1 1 5 1 T I 凿岩联巷 中每隔 1 5 0～1 8 0 m布置 1 条矿石溜井 ， 并与 一1 3 0 m水平连通 ， 每条溜井服 务 3 4个矿柱。在 一1 5 0 1T I 中段溜井漏斗 口安装 振动放矿机， 向矿用卡车卸矿运输。 底部结构和出矿方式与上一种方案相同， 不同 的是堑沟不是 1次成型 ， 需要利用堑沟巷布置扇形 中深孔 ， 中深孔孔底控制到 一1 3 0 m水平 ， 阶梯式向 下盘退采形成堑沟。具体工程布置如图 2所示 。 I I Ⅱ 一 Ⅱ ． 0 ～ ． ． r i 一 ． ． i ． ． _ _ ‘●。 。 黎 ‘ ． 麓 ，rI ． 爱 薷 冬 - ． ． r l l l 2m LII 一 1 o0 1 l 5 1 3 0 图2 多步骤分段矿房采矿高阶段充填采矿法 1 一下盘运输巷 ； 2 一上盘运输巷 ； 3 一 穿脉巷 ； 4 一进 路 ； 5 一 斗颈 ； 6 一堑沟 ； 7 一溜井 ； 8 一凿 岩巷 ； 9 一 凿岩联 巷 ； 1 O 一切割横巷 ； 1 1 一切割井 姚 囝等 吴集铁矿 北段 二步骤矿柱回采方案的探讨 2 0 1 1年第 1 0期 2 ． 3 小 回采单元的多步骤分段矿房 采矿高阶段嗣 后充填采矿法 方案Ⅲ 以每3 4 个矿柱作为 1 个回采单元， 在回采单 元下盘的两端各布置 1条天井 ， 端部 天井作为人行 通风设备井， 另 1 条天井作为溜井和回风井使用。 采准工程以及回采工艺与方案 Ⅱ 相同， 不再赘述。 此方案与方案Ⅱ不同之处在于， 在方案 Ⅱ中， 通 过斜坡道连通上下 2 个采矿中段和各凿岩分层， 且 分层凿岩联巷连通整个矿柱回采区域， 整个回采区 域为同一个系统； 在本方案中， 通过 2 条天井连通上 下 2个采矿中段和各凿 岩分层 ， 每个 回采单元是个 独立的小系统 ， 回采单元的天井 、 凿岩联巷仅服务于 此单元内的 3个矿柱的回采。凿岩水平工程布置如 图 3所示 。 图 3 小 回采单元 的多步骤 分段 矿房 采矿高阶段充填采矿法 1 一人行设备 井 ； 2 一凿 岩联巷 ； 3 一溜井 ； 4 一凿 岩巷 ； 5 一切割横巷 ； 6 一切割井 3 回采方案综合分析比较 通过上述对 3种采矿方法 的述评 ， 根据吴集铁 矿 北段 一期工程开采 区域 1 6～3 2线 之间 一1 5 0 m中段矿段开采技术条件及工程现状 ， 对方案 I、 方 案 Ⅱ、 方案 Ⅲ采矿方法评价见表 1 ， 技术经济指标和 优缺点 比较见表 2 。 表 1 3种采矿方法评价 表2 采矿方法技术经济指标及优缺点比较 通过对 以上 3种方案的对 比分析 ， 最终确定采 用方案 Ⅲ 小回采单元 的多步骤分段 矿房采矿高阶 段充填采矿法。 4 结论 1 加强对 中深孔爆 破质量的控制 ， 尽量不 产 生卡斗的大块 ， 同时避免对两侧实体的破坏。 2 发挥该方法灵活的特点 ， 多工序穿插进行 ， 通过同时开采多个采场来达到生产能力的要求。 3 在回采过程 中， 对充填体 的应力变化要 跟 踪监测分析， 确保矿柱的安全回采。矿柱回采完后， 应尽快安排充填工作的进行。 参考文献 [ 1 ] 王喜兵， 庞计来， 李红桥． 全尾砂胶结充填采矿工艺在大型地 下铁矿的研究与应用[ J ] ． 中国矿业， 2 0 1 0 1 9 3 1 ． 3 6 ． 下转第 6 0页 57